電子部品を入れる静電気防止用の包装物(袋,フィルム,プチプチ等)には主に帯電防止、導電性、静電気シールド性の3種類があります。
この記事では帯電防止、導電性、静電気シールド性の違いについて説明します。
静電気防止用の包装物とは
静電気に弱い電子部品を包装物(袋,フィルム,プチプチ等)に入れる場合には何の袋を使用していますか？
静電気に弱い電子部品はプラスチック(ポリエチレン樹脂)の包装物に入れてはいけません。
プラスチックは絶縁体なので、接触や摩擦によって発生した静電気がプラスチックに蓄積(帯電)してしまいます。そのため、プラスチックの包装物に電子部品を入れると、電子部品も帯電してしまいます。
電子部品が帯電していると、電子部品に人が触れた時や金属が触れた時に、静電気放電(ESD)が発生し、電子部品が破壊してしまう可能性があります。
そのため、電子部品は静電気防止用の包装物に入れる必要があります。
静電気防止用の包装物とは、その名の通り、静電気が発生するのを防止することができる包装物です。静電気防止用の包装物に電子部品を入れることによって、電子部品を静電気から守ることができます。
『帯電防止』と『導電性』と『静電シールド』
静電気防止用の包装物には、帯電防止、導電性、静電気シールド性の種類があります。
各種類によってメリットとデメリットがあるため、これらを理解することは重要です。
ではこれから各種類について詳しく説明していきます。
補足
帯電防止
帯電防止の静電気防止用の包装物は大きく分けると以下の2種類あります。
- 帯電防止剤練り込みタイプ(界面活性剤型帯電防止タイプ)
- 持続型帯電防止タイプ(半永久帯電防止タイプ、非添加タイプ)
→その名の通り、帯電防止剤を包装物に練り込んだもの。
→包装物自体が帯電防止効果を持っているもの。
帯電防止の静電気防止用の包装物といえば、主に上記の帯電防止剤練り込みタイプ(界面活性剤型帯電防止タイプ)と持続型帯電防止タイプ(半永久帯電防止タイプ、非添加タイプ)のどちらかを指します。
帯電防止剤練り込みタイプ(界面活性剤型帯電防止タイプ)
特徴
帯電防止剤練り込みタイプは、練り込みタイプと書いてあるように、製造時に帯電防止剤(界面活性剤)を油系のプラスチックに練り込んだ包装物です。
帯電防止剤(界面活性剤)とは分子内に『水になじみやすい部分(親水基)』と『油になじみやすい部分(疎水基)』の両方併せ持つ物質です。生活の中では主に石けんや洗剤などによく使用されます。
この帯電防止剤(界面活性剤)が包装物の表面に浮き出てくる(ブリード現象・ブリードアウト現象という)ことによって帯電防止の効果を発揮しています。
低コストだが、長期的に使用できないという特徴があるため、静電気の発生を防止するためには、この後に説明する持続型帯電防止タイプ(半永久帯電防止タイプ、非添加タイプ)の方がおすすめです。
静電気を逃がす原理
- 空気中の水分を帯電防止剤(界面活性剤)の『水になじみやすい部分(親水基)』が吸収します。
- その結果、包装物の表面に水の被膜が形成します。
- この水の皮膜によって、静電気が拡散するため、帯電防止の効果があります(水は導電性が良いため自由電荷があります。包装物の表面にできる水の被膜内の自由電荷によって、電荷が中和するため、静電気を逃がすことができます)。
メリットとデメリット
メリット
- 一般的なプラスチック製品に近い価格で製造可能なので低コストです。静電気防止用の包装物では最も安価となっています。
デメリット
- 帯電防止の効果は湿度により変動する。
- 表面に浮き出た帯電防止剤(界面活性剤)が被包装物に移行してしまう。帯電防止剤(界面活性剤)が出尽くしてしまうと帯電防止の効果が無くなります。
- 製造してしばらくすると(約1年くらい)、徐々に帯電防止の効果は薄まるため、長期保管に不向きです。
表面に界面活性剤が浮き出る理由
持続型帯電防止タイプ(半永久帯電防止タイプ、非添加タイプ)
持続型帯電防止タイプは、帯電防止剤練り込みタイプ(界面活性剤型帯電防止タイプ)と異なり、いつまでも帯電防止の効果が続くため、持続型や半永久型とも呼ばれています。また、帯電防止剤を使っていないため非添加タイプとも呼ばれています。ポリエチレン樹脂の劣化や破損を除けば、帯電防止の効果が持続するため、半永久となっています。
特徴
帯電防止剤(界面活性剤)を使用しておらず、特殊な金属イオンをプラスチックに添加しているため、素材そのものが帯電防止の効果を持っています。見た目は透明ブルーの色となっていることが多いです。帯電防止剤練り込みタイプ(界面活性剤型帯電防止タイプ)と異なり、いつまでも帯電防止効果が続くため、電子部品を包む際にはこのタイプの方を使用するべきだと思います。
静電気を逃がす原理
導電物質を樹脂内に分散させ導電回路を形成することで、静電気の逃げ道を作るため、帯電防止の効果があります。
メリットとデメリット
メリット
- 帯電防止剤(界面活性剤)を練りこむタイプではないため、時間が経過しても帯電防止効果が持続します。
- 周りの環境(温湿度)に左右されにくいです。
デメリット
- 帯電防止剤練り込みタイプ(界面活性剤型帯電防止タイプ)よりも高コストです(約2～3倍)。
→樹脂内に十分な導電回路を形成させるためには、帯電防止剤練り込みタイプ(界面活性剤型帯電防止タイプ)と比較すると、より多くの添加量が必要になります。帯電防止剤(界面活性剤)よりも高価である持続型添加剤をより多量に添加しなければならないため、高価になってしまいます。
用途
帯電防止の静電気防止用の包装物は主に、静電気に比較的強い電子部品を入れます。
その他
帯電防止の静電気防止用の包装物は抵抗値が導電性の静電気防止用の包装物のものと比較すると高くなってます。したがって、包装物の上に静電気対策が必要な電子部品を置いても、静電気がゆっくり伝わるため、電子部品を壊す可能性が低くなっています。そのため、帯電防止の静電気防止用の包装物の上で作業することで、簡易的な静電気対策をすることができます。
導電性
導電性の静電気防止用の包装物は、プラスチック(ポリエチレン樹脂)にカーボンブラックを練り込むことで帯電防止の静電気防止用の包装物と比較して、抵抗値を下げています。被包装物自体が静電気を帯びやすいものに対して、使用されることが多く、静電気を瞬時に放電することを目的としています。
特徴
- 包装物の色は黒色で完全遮光となっています。
- 抵抗値が低いため、簡易的なアースの代わりとして使用されるときがあります。
静電気を逃がす原理
カーボンブラックを樹脂内に分散させ導電回路を形成することで、静電気の逃げ道を作っています。
メリットとデメリット
メリット
- 静電気を瞬時に放電することができる。
デメリット
- 帯電防止の静電気防止用の包装物よりも高コスト。
- バッテリーを搭載した基板や電池等には使用不可となっています。
→バッテリーを搭載した基板や電池等を包装物に入れると、包装物自体の抵抗値が低いため、放電されてしまう。
用途
被包装物自体が静電気を帯びやすいもの、粒体等の干渉によっておこる静電気を瞬時に放電したい際に導電性の静電気防止用の包装物を使用します。少しでも静電気を蓄えたくない電子部品を包装する際にお勧めです。
その他
本やサイトによって帯電防止の分類に書いてあったり書いてなかったりしますが、帯電防止の分類ではありません (帯電防止と導電性は抵抗値が全く異なります)。
また、導電性の静電気防止用の包装物の上に静電気対策が必要な電子部品を置く場合には注意が必要です。人体が帯電していた場合、導電性の静電気防止用の包装物を触ると、静電気が包装物の上を伝わって、電子部品を静電気で壊す場合があります。
加えて、絶縁体の上に導電性の静電気防止用の包装物を置くと、電荷を逃がすことができなくなり、静電気が蓄積してしまいます。この静電気が溜まっている状態で、袋の中に電子部品を入れた場合、導電性の静電気防止用の包装物に溜まっていた静電気が電子部品に移動して、壊れる可能性があります。逆に袋から電子部品を出す場合にも静電気で壊す可能性があります。
これを防ぐために、電子部品を入れたり、出したりする前には、アースをした導電マットの上に導電性の静電気防止用の包装物を置いて、溜まった静電気を逃がしてから作業しなければいけません。
静電気シールド性
先ほど説明した帯電防止の静電気防止用の包装物や導電性の静電気防止用の包装物は、『包装物に電子部品を入れる時に発生する静電気放電(ESD)』、『輸送時などの部品同士の擦れ、部品と包装物との摩擦による静電気放電(ESD)』の発生を防止することはできますが、包装物の外部で発生した静電気放電(ESD)は防ぐことができません。静電気放電(ESD)は包装物の内部まで通過し、電子部品に悪影響を及ぼしたり、壊したりします。
一方、静電気シールド性の静電気防止用の包装物は、包装物の外部で発生した静電気放電(ESD)の侵入を防ぐことができます。すなわち、静電気シールド性の静電気防止用の包装物は帯電防止の静電気防止用の包装物や導電性の静電気防止用の包装物と異なり、包装物の内側と外側の両方の静電気放電(ESD)から電子部品を保護することができるのです。
特徴
- 静電気を包装物の内部に侵入させないように金属シールドおよびポリエステル誘電体を追加した多層構造となっています。そのため、外からの静電気放電(ESD)は包装物の表面上を伝って瞬時に拡散されます。
- 中間層の絶縁体が外部からの電流を内部に流さなくしています。そのため、包装物の外外部で発生した静電気放電(ESD)の侵入を防ぐことができます。
- 中間層に導電性のものがあるため、袋の外に帯電体が接近、接触しても袋内に静電界が生じません。
- 袋の外面と内面が非帯電性なので、フィルムは静電気を蓄積しません。そのため、ほこり、ごみ等を引き寄せません。
メリットとデメリット
メリット
- 包装物の内側と外側の両方の静電気放電(ESD)から電子部品を保護することができます。
デメリット
- 帯電防止の静電気防止用の包装物や導電性の静電気防止用の包装物よりも高コストです。
- バッテリーを搭載した基板や電池等には使用不可となっています。
→バッテリーを搭載した基板や電池等を包装物に入れると、包装物自体の抵抗値が低いため、放電されてしまう。
まとめ
この記事では静電気防止用の包装物(袋,フィルム,プチプチ等)の種類である帯電防止、導電性、静電気シールド性について、以下の内容を説明しました。
当記事のまとめ
- 静電気防止用の包装物とは？
- 静電気防止用の包装物の分類
- 帯電防止の静電気防止用の包装物
- 導電性の静電気防止用の包装物
- 静電気シールド性の静電気防止用の包装物
お読み頂きありがとうございました。
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